Io non sono così drastico TIRZAN...
Direi che intanto bisogna precisare due punti molto importanti:
1) Se il pezzo cambia di temperatura e la misura varia, allora NON è un errore di misura. Dire che un albero deve avere diametro 6 mm +/- 0.002 mm, non ha senso se non si specifica anche a quale temperatura. Se conosciamo il materiale (in questo caso acciaio vale acciaio, qualunque sia), e conosciamo anche la temperatura ambiente, non è difficile correggere eventuali deviazioni dovute alla temperatura. Ovvio che non devo mettermi a fare le misure davanti al caminetto, e neppure davanti alla porta dell'officina se fuori ci sono -10°C e dentro +30 °C, ma questo fa parte del know-how di chi esegue la misura. Facciamo l'esempio dell'albero diametro 6 mm. Quanto varia la dimensione con la temperatura? Il coefficiente di dilatazione vale 12E-6/K, che significa 12 micron per ogni metro e per ogni grado centigrado. Immaginiamo ora una variazione di temperatura consistente, ma coerente con un ambiente di lavoro: da 15 °C a 25 °C. Questa è una variazione che non si verificherà mai nella stessa sessione di prova, prendendo un minimo di precauzione (ma proprio un minimo...). L'incremento di diametro dell'albero sarà 6E-3 x 12E-6 x 10 = 720E-9, ovvero 0.72 micron. Mi sembra un errore veramente irrisorio.
2) La variazione dovuta alla temperatura non è "assoluta" ma relativa alla dimensione misurata e al materiale del pezzo misurato. Abbiamo visto come su un albero in acciaio da 6 mm, l'errore sia irrisorio. Ma se devo misurare un blocchetto di ottone da 25 mm? Le cose cambiano. Il coefficiente di dilatazione dell'ottone vale 18E-6/K, che significa 18 micron per ogni metro e per ogni grado centigrado (una volta e mezzo quello dell'acciaio). Misurando il blocchetto da 25 mm, nelle condizioni precedenti l'errore è 25E-3 x 18E-6 x 10 = 4.5E-6, ovvero 4.5 micron, che non è più così insignificante. E se voglio restare sotto il micron? Allora serve ridurre da 10 °C a 2 °C l'escursione massima, cosa non ottenibile neppure in una buona stanza climatizzata (serve una cappa).
La logica del discorso è che molto probabilmente, il micron su 25 mm non serve quasi mai, mentre è indispensabile misurando il diametro di un "pin" da 0.8 mm. Serve anche per far vedere che il centesimo, se è un'utopia nelle lavorazioni, è una divisione un po' grossolana nelle misure, anche quando vengono fatte su materiali "bastardi" (termicamente parlando, come l'alluminio, 24E-6) in ambienti con forti escursioni.
Prima di scrivere queste righe ho fatto un po' di misure con il micrometro Mitutoyo digitale (millesimale). I risultati sono interessanti.
a) Prova con tutto a temperatura ambiente (ufficio, 20 - 21 °C). Pezzi tenuti con le pinze, giusto un minimo di cura nelle misure.
a1) Perno in acciaio temperato e rettificato diametro 6 mm nominali. Misurato 6.002-6.003 mm
a2) Perno in acciaio temperato e rettificato diametro 7 mm nominali. Misurato 6.989-6.990 mm
a3) Blocchetto ottone (lega... boh?) da 25 mm nominali. Misurato 24.929-24.930 mm
b) Prova con micrometro a temperatura ambiente (ufficio, 20 - 21 °C). Pezzi tenuti in mano fino a uniformare la temperatura con quella del palmo (saranno 32-35 °C).
b1) Perno in acciaio temperato e rettificato diametro 6 mm nominali. Misurato 6.003-6.003 mm
b2) Perno in acciaio temperato e rettificato diametro 7 mm nominali. Misurato 6.990-6.990 mm
b3) Blocchetto ottone (lega... boh?) da 25 mm nominali. Misurato 24.933-24.936 mm
c) Prova con micrometro a temperatura ambiente (ufficio, 20 - 21 °C). Pezzi scaldati su fiamma fino a scottare ma ancora maneggiabili (saranno 45-50 °C).
c1) Perno in acciaio temperato e rettificato diametro 6 mm nominali. Misurato 6.004-6.006 mm
c2) Perno in acciaio temperato e rettificato diametro 7 mm nominali. Misurato 6.993-6.994 mm
c3) Blocchetto ottone (lega... boh?) da 25 mm nominali. Misurato 24.940-24.945 mm
Qui si nota una maggior incertezza nelle misure, e questo è probabilmente dovuto al raffreddamento del pezzo nel corso della misura. Possiamo considerare comunque i valori massimi.
d) Prova con micrometro a prima tenuto all'esterno per un ora (t = 14 °C), poi tenuto in ambiente riscaldato a 40 °C circa, sempre per un'ora.
d1) Blocchetto in allumina da 20 mm circa. Misura a bassa temperatura 19.985-19.986 mm
d2) Blocchetto in allumina da 20 mm circa. Misura ad alta temperatura 19.985-19.985 mm
Conclusioni:
1) La Mitutoyo ha due palle da mettere in cornice!
Appare evidente che i materiali utilizzati nei loro strumenti di misura sono scelti per compensare le variazioni di temperatura. Ecco, forse in questi dettagli (che poi tanto dettagli non sono) sta la differenza tra uno strumento di questo livello e un "Made in China", di buona fattura).
2) In una misura di piccoli pezzi di acciaio, con un minimo di accortezza si può apprezzare il micron. In questi casi, il parallelismo tra le facce e la finitura superficiale (oltre che al manico di chi fa la misura) contano molto più della temperatura.
3) In una misura di pezzi di medie dimensioni (oltre i 20 mm), di materiali a forte espansione termica (alluminio, magnesio, zinco, bronzo, ottone), la temperatura influisce creando differenze di parecchi micron sul pezzo in misura. Con un minimo di manualità, il condizionamento termico del solo pezzo (box riscaldato) può ridurre nuovamente l'errore dalle parti del micron.
4) Un micrometro centesimale è uno strumento forse già anacronistico.
Domande:
La Mitutoyo ha a listino un micrometro con risoluzione 0.1 micron.
1) Ma come hanno fatto per mantenere stabile uno strumento così?
2) Come deve attrezzarsi un operatore per rendere significative misure così precise?